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【科普知識(shí)】漫步復(fù)合材料世界——聚合物復(fù)合材料

凡學(xué)館 >《科普大雜燴》

2019.10.20

關(guān)注

什么是聚合物基復(fù)合材料？

簡單的說，聚合物基復(fù)合材料是指以聚合物為基體，以其它材料為增強(qiáng)體而成的材料。

聚合物基復(fù)合材料不僅繼承聚合物的優(yōu)點(diǎn)，還能兼有增強(qiáng)相高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。自聚合物基復(fù)合材料誕生以來，標(biāo)志著人類結(jié)束了只能依靠天然材料的歷史。它是復(fù)合材料中研究最早、發(fā)展最快的一類復(fù)合材料。

聚合物基復(fù)合材料的昨天、今天和明天

人類制造聚合物基復(fù)合材料的歷史，可以追溯到2000年前，我國西漢時(shí)期（公元前200年至公元8年）已出現(xiàn)用麻布增強(qiáng)的漆樹脂制作“脫胎漆器”的技術(shù)，這是世界上最早的初期聚合物基復(fù)合材料。

20世紀(jì)70年代，對(duì)復(fù)合材料的研究拓寬了僅僅采用玻璃纖維增強(qiáng)樹脂的局面，開發(fā)了一批如碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、砸纖維、芳綸纖維、高密度聚乙烯纖維等高性能增強(qiáng)材料，并使用高性能樹脂、金屬與陶瓷為基體，制成先進(jìn)復(fù)合材料（Advanced Composite Materials，簡稱ACM）。這種先進(jìn)復(fù)合材料具有比玻璃纖維復(fù)合材料更好的性能，是用于飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。

“聚合”出來的復(fù)合材料

性能的提高者—增強(qiáng)體纖維

作為聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)體，纖維是首選。纖維的種類繁多，但歸根到底主要分為兩大類：合成纖維與人造纖維。

1.人造纖維：利用竹、木材等經(jīng)化學(xué)加工和紡織而制成的纖維。

2.合成纖維：用石油產(chǎn)品、煤、石灰石、水、空氣等為原料，通過一系列化學(xué)反應(yīng)制造而成。

載荷的承擔(dān)者—基體聚合物

作為聚合物基復(fù)合材料的基體，主要有兩大類：樹脂和橡膠。根據(jù)樹脂的結(jié)構(gòu)形式，又可將樹脂分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂。

1.熱固性樹脂：熱固性樹脂主要有，不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。

2.熱塑性樹脂：熱塑性樹脂，是指具有線型或支鏈型結(jié)構(gòu)的一類有機(jī)高分子化合物，受熱軟化（或熔化），冷卻變硬，這個(gè)過程可反復(fù)進(jìn)行。

樹脂也俗稱“塑料”。提起塑料，大家并不陌生。因?yàn)樗驮谖覀兩磉?，?/span>乎每天我們都和它們打交道。到底什么是塑料呢？它到底有多少種？嚴(yán)格意義上講塑料是以合成樹脂為主要成分的有機(jī)高分子材料，其中除主要成分樹脂外，再加入用以改善性能的各種添加劑，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο掠跀D壓機(jī)、注射機(jī)等設(shè)備和模具中塑制成各種形狀規(guī)格的制品。

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